DE2633306A1

DE2633306A1 - Verfahren zur herstellung von formmaterialien

Info

Publication number: DE2633306A1
Application number: DE19762633306
Authority: DE
Inventors: Allan Lord; Kenneth John Taylor
Original assignee: TBA Industrial Products Ltd
Current assignee: TBA Industrial Products Ltd
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-03-24
Also published as: BE844488A; NO762562L; NL7608119A; FR2318720B1; DK330176A; FI762119A; SE7608374L; GB1550358A; IT1066030B; FR2318720A1

Description

THE INDUSTRIAL PRODUCTS LIMITED, Manchester, England Verfahren zur Herstellung von Formmaterialien

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Formmaterialien, insbesondere von solchen Materialien, die aus verstärkten Polypropylenoder Polyäthylenmassen bestehen.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines Formmaterials vor, welches darin besteht, in einem Extruder oder in einer Spritzgussmaschine unter Bildung einer homogenen Mischung folgende Bestandteile zu vermischen: a) Polypropylen oder Polyäthylen, b) ein Glasfasern enthaltendes Verstärkungsmittel, c) ein primäres Di- oder Triamin, das bis zu 20 Kohlenstoffatome und
nicht mehr als 3 Stickstoffatome pro Molekül enthält, und d) eine ungesättigte Dicarbonsäure oder ein Anhydrid davon oder eine <£,ßungesättigte Monocarbonsäure oder ein Anhydrid davon.

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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Formmaterials, welches darin besteht, in einem Extruder oder in einer Spritzgussmaschine unter Bildung einer homogenen Mischung folgende Bestandteile zu vermischen: a) Polypropylen oder Polyäthylen, b) ein Glasfasern enthaltendes Verstärkungsmittel, c) ein primäres Di- oder Triamin, das bis zu 20 Kohlenstoffatome und nicht mehr als 3 Stickstoffatome pro Molekül enthält, und d) eine ungesättigte Dicarbonsäure oder ein Anhydrid davon.

Das Amin ist vorzugsweise ein Diamin. Besonders bevorzugt werden primäre C_fi-Diamine, wie Diaminohexan.

Von den ungesättigten Dicarbonsäuren werden Maleinsäure oder ihr Anhydrid besonders bevorzugt. Ein Beispiel für eine oC/ß-ungesättigte Monocarbonsäure, die erfindungsgemäss eingesetzt werden kann, ist Crotonsäure. Das Molverhältnis des Amins zu der Säure schwankt vorzugsweise zwischen 2,5:1 und 1:2,5. Jede dieser Substanzen liegt in der Masse vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 5 Gewichts-%, bezogen auf das gesamte Material, vor. Das eine Glasfaser enthaltende Verstärkungsmaterial kann 5 bis 55 Gewichts-? des gesamten Materials ausmachen« Es kann auch noch andere faserartige Materialien oder eine oder mehrere Füllstoffe in Form von Einzelteilchen, wie Talk, enthalten. Die verwendete Glasfaser ist vorzugsweise zum Beispiel· mit einem Silan an der Oberfläche behandelt worden.

Die Vermischung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 180 bis 250⁰C.

Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht der gesamten Masse. Das Beispiel 1 dient Vergleichszwecken.

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Beispiel 1 (Verglexchsbeispiel)

27/4 Teile Glasfasern (mit Silan behandelt) werden mit 72,6 Teilen eines im Handel erhältlichen Polypropylens in einem Reifenhauser-Extruder vermischt, der unter normalen Vermischungsbedingungen arbeitet. Das auf diese Weise erzeugte Formmaterial wird granuliert und unter Bildung von Testproben ausgeformt. Die Ergebnisse, die beim Testen der Proben erhalten werden,, sind in der Tabelle I zusammengefasst.

Beispiele 2 und 3

Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei ein Teil der Glasfasern durch ein Amin und ein ungesättigtes Säureanhydrid gemäss Tabelle I ersetzt wird. Die Ergebnisse, die beim Testen von Proben erzielt werden, die unter Einsatz dieser Formmaterialien erhalten werden, sind ebenfalls in der Tabelle I zusammengefasst.

Beispiel 4

25,3 Gewichtsteile Glasfasern (mit Silan behandelt) werden mit 74,7 Teilen eines im Handel erhältlichen Polypropylens in einem Reifenhauser-Extruder vermischt, der bei einer Zylindertemperatür von 175°C (Zufuhr), 185°C, 195°C, 205⁰C, 210⁰C, 205⁰C (Formdüse) betrieben wird. Das Polypropylen wird dem Extruder in Mischung mit 3,7 Gewichtsteilen Itaconsäure pro 100 Teile des Polymeren und 3,0 Gewichtsteilen Diaminohexan pro 100 Gewichtsteile des Polymeren zugeführt.

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% Glasfasern % Amin

% Säure oder Anhydrid % Polypropylen

Tabelle I	Beispiel	3 23,4
	2 24,6	3,0
1 (Vergleichs beispiel) 27,4	3,4	p-Phenylendiamin
0	Diaminohexan	3,7
	4,3
0

72,6

Maleinsäureanhydrid Maleinsäureanhydrid
67_r7 69,9

CD

co

__» Zugfestigkeit, MN/m

i^ Zugmodul, GN/m² -* Biegefestigkeit, MN/m² ο

go Biegemodul GN/m² Izod-Kerbschlagfestigkeit, J/m

Charpy-Schlagfestigkeit (ohne Kerbe), kJ/m

Spezifisches Gewicht

Verformungstest unter einer Belastung von 0,45 MN/m² + 1
5,5 + 0,1

+ 2
4,4 + Q,1

12,6 + 1,4
1,10 + 0,01

140

+ 1
5,4 + 0,1
+ 4
4,3 + 0,2

+ 3

+ 3,5
1,09+ 0,01

155

+ 2
6,3 + 0,4
+ 6
4,1 + 0,2

91+3

19,5 + 1,9

158

cn co co

OJ O CD

Das auf diese Weise erzeugte vermischte Material wird granuliert und zur Herstellung von Teststücken verformt. Die Ergebnisse, die beim Testen der Teststücke erhalten werden, sind in der Tabelle II zusammengefasst:

Tabelle II

Zugfestigkeit, MPa 50,0 + 1,0

Zugmodul, GPa 7,1 + 0,1

Biegefestigkeit, MPa 68,0 + 0,3

Biegemodul, GPa 4,6 +^ 0,2

Izod-Kerbschlagfestig-

keit, J/m . 71,0 + 6,0

Charpy-Kerbschlagfestig-'

keit, KJ/m² 5,3 + 0,6

Charpy-Schlagfestigkeit

(ohne Kerbe), KJ/my 10,5 + 0,5

Verformungstest unter

einer Belastung von

0,45 MPa 139

Beispiel 5

70 Gewichtsteile Glasfasern (mit Silan behandelt) werden mit 30 Teilen eines im Handel erhältlichen Polyäthylens in einem Reifenhauser-Extruder vermischt, der bei Zylindertemperaturen von 175°C (Zuführungsende), 175°C, 180⁰C, 185°C, 190⁰C, 190⁰C, 190⁰C (Formdüse) betrieben wird. Das Polyäthylen wird dem Extruder in Mischung mit 1,429 Gewichtsteilen Maleinsäureanhydrid pro 100 Teile des Polymeren und 1,429 Gewichtsteilen Diaminohexan pro 100 Teile des Polymeren zugeführt.

Das auf diese Weise erzeugte vermischte Material wird granuliert und unter Ausbildung von Teststücken verformt. Die Ergebnisse, die beim Testen dieser Teststücke erhalten werden, sind in der Tabelle III zusammengefasst.

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Zu Vergleichszwecken werden Proben aus dem vermischcen Material erzeugt, wobei das Polyäthylen und das Glas eingesetzt werden, jedoch das Maleinsäureanhydrid und das Diaminohexan weggelassen werden. Es werden ebenfalls Teststücke ausgeformt, die getestet werden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefasst.

Tabelle III

PE/Glas PE/GIas + Amin/Anhydrid allein

Zugfestigkeit MPa 51+1 30+3

Zugmodul GPa 4,8 + 0,3 4,8 ± 0,2

Biegefestigkeit MPa 69+1 36+2

Biegemodul GPa 4,4+0,2 4,2+0,1

Izod-Kerbschlagfestigkeit J/m 95+3 83+2

Charpy-Kerbschlagfestigkeit KJ/m² 7,6+0,1 6,1+0,5

Charpy-Schlagfestigkeit (ohne

Kerbe) KJ/m² 13,4+0,6 10,6+3,1

In der GB-PS 1 363 591 werden verstärkte Polypropylenmassen beschrieben, die aus einem Propylenpolymeren, Glasfasern und ßis~ maleimid bestehen und frei von Katalysatoren sind, die eine Reaktion des Bismäleimids mit dem Propylenpolym^ren verursachen können. Es wäre zwar möglich, dass das Amin und die Säure (oder ihr Anhydrid), die erfindungsgemäss eingesetzt werden, während des Vermischens unter Bildung eines Bismäleimids reagieren, eine derartige Reaktion wurde jedoch nicht festgestellt. Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften von Gegenständen, die aus Glasfaser-verstärktem Polypropylen geformt werden, gegenüber ähnlichen Materialien, die kein Amin sowie keine Säure oder Anhydrid enthalten, wesentlich verbessert sind, woraus hervorgeht, dass eine Kupplungsreaktion erfolgt. In welcher Form diese Kupplungsreaktion stattfindet, ist bisher nicht bekannt.

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Es kann sein, dass ein Komplex zwischen dem Anhydrid, dem Glas und dem Amin gebildet wird, und zwar trotz der Tatsache, dass kein weiterer Katalysator oder kein weiterer Komplexbildner ver wendet wird.

Es ist dafür Sorge zu tragen, dass von den erfxndungsgemässen Massen alle Substanzen ferngehalten werden, die einen Abbau des Polymeren verursachen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Formmaterials, bei dessen Durchführung in einem Extruder oder in einer Spritzgussvorrichtung unter Bildung einer homogenen Mischung a) Polypropylen oder Polyäthylen und b) ein Glasfasern enthaltendes Verstärkungsmaterial vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ferner

c) ein primäres Di- oder Triamin, das bis zu 20 Kohlenstoffatome und nicht mehr als 3 Stickstoffatome pro Molekül enthält, sowie

d) eine ungesättigte Dicarbonsäure oder ein Anhydrid davon oder eine Zt, ß-ungesättigte Monocarbonsäure oder ein Anhydrid davon zugemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass d) aus einer Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) aus Polypropylen besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Amin aus einem primären Diamin besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Diamin 6 Kohlenstoffatome pro Molekül enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Diamin aus p-Phenylendiamin oder Diaminohexan besteht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass d) eine OC,ß-ungesättigte Dicarbonsäure oder ein Anhydrid davon ist.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass d) aus Maleinsäureanhydrid besteht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis des Amins zu der Säure oder dem Anhydrid zwischen 2,5:1 und 1:2,5 liegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des verwendeten Amins zwischen 0,05 und 5 Gewichts-%, bezogen auf das gesamte Material, schwankt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Menge der Säure oder des Anhydrids zwischen 0,005 und 5 Gewichts-%, bezogen auf das gesamte Material, schwankt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Verstärkungsmaterial 5 bis 55 Gewichts-% des gesamten Materials ausmacht.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Verstärkungsmittel aus einer Mischung aus Glasfasern mit einem anderen faserartigen Material oder einem Füllstoff in Form von Einzelteilchen besteht.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen bei einer Temperatur von bis 250⁰C durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die eingesetzte oc,ß-ungesättigte Monocarbonsäure oder ihr Anhydrid aus Crotonsäure oder ihrem Anhydrid besteht.

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